哈勃看到的遥远的天体，都伴随着巨大的红移。开始哈勃认为这些红移应该是多普勒效应造成的。到现在为止，很多科普类书籍上还是这么描述。不少科普宇宙大爆炸的纪录片还会用声音的多普勒效应来给你做个演示。比如我看到的国外著名的科普频道的纪录片在描述红移的时候。常常会用飞驰而过的汽车来当作例子。汽车开着直奔你而来，同时按着喇叭。然后从你身边擦身而过。你会明显听到，汽车喇叭的音调有个突变。越过你的那一刻，声音开始变调，一下子变低了。然后科学家也会告诉你说，光波跟这个类似。星球向着你飞来的时候，光波频率升高。远离你的时候，频率就降低了。我们的确是看到不少天体有这种现象。发现太阳系外行星也可以靠这个办法发现微小的前后晃动。但是，大尺度上的宇宙学红移。并非多普勒效应。我看过去全套的哈勃红移计算过程。光波的拉长因子，就是宇宙的尺度因子。宇宙不变化，那么光波的波长在飞的过程中也不变。宇宙在膨胀，那么波长就会拉长。这跟方向无关。随便往哪个方向的光线都一样。因为宇宙的尺度因子跟时间有关系。随着时间的流逝，宇宙的尺度越来越大。宇宙学红移也是这样的。光子离开那个星球的时候，波长其实没变化。一边儿飞一边被拉长。因为宇宙在渐渐的膨胀。飞到我们眼睛里，被我们看见了。多普勒效应跟这个就不一样。假设发生的是多普勒效应，也就是那个天体真的在跑。那么自打光子离开那个星球，波长就已经一步到位，降下来了。而不是在跑的过程中逐步降低的。
从这一点，我们也能够体会到。宇宙的膨胀过程并不是那些天体真的在跑。而是彼此之间的空间尺度在增长。换句话来说那就是空间在咕嘟咕嘟的从彼此之间涌出来。
莱曼森林产生原因示意图
那么有观测证据吗？有的，有个观测类星体常见的现象，叫做“莱曼森林”。也叫莱曼线丛。去类星体的光谱里面辨识一下，发现好多组氢的吸收线。而且不在同一个光谱位置上。这是怎么回事儿呢？一般是这么解释的。类星体的光在飞向我们的过程中，遇到了好几片冷暗的氢气云。这些氢气云自己不发光，我们没法直接看到。但是他们会在类星体发出的光线上留下吸收谱线。因为类星体够亮，能看得清楚。而且够遥远，这样碰上中间有人插队的概率也比较大。光飞向我们，一边飞一边的频率下降，类星体自己的谱线就开始向红端移动了，这时候，半道儿遇上了一片氢气云，然后留下了吸收谱线。那么这道吸收谱线跟类星体原本的吸收谱线就不在一个位置上。同样的，光继续飞，波长继续被拉长，因为宇宙在膨胀，又碰到一片氢气云，再次被刻划了吸收谱线。跟前两道也不是划在一个地方。反正等到光飞到我们眼里的时候，被我们探测到。我们一看，好家伙，氢的吸收谱线有一大堆。数一数就能算出来路上遇到几波插队的。看看位置还能知道大概他们都在多远的距离上。这一大串的吸收谱线，就被称为莱曼alpha线丛。也叫alpha森林。假如哈勃红移是多普勒效应，那么光波飞离天体，频率就已经一步到位降下来了，飞的过程中频率不变，那么这么多次碰上插队的，谱线应该划在同样的地方。现在显然不是这么回事儿。
所以呢，这是一个需要澄清的概念，宇宙级别的大尺度上宇红移，不是多普勒效应。而是因为宇宙的膨胀逐步拉长的。无论是从广义相对论的计算上还是天文的实际观测上。都可以证明这一点……
爱因斯坦最早预言了引力波的存在。引力波涉及到引力的量子化问题。假如引力波是存在的，那么引力必定可以量子化。电磁波就可以量子化，量子化以后就得到了光子。引力波量子化以后，也会得到引力子。那么四种基本的力就可以建立统一的模型。整个宇宙的大统一理论也就有望建立。爱因斯坦后半辈子，也就在鼓捣这玩意儿。但是一辈子也没搞定。霍金他们计算霍金辐射啦、黑洞啦，之类的都是用的弯曲时空量子场论。因此引力无法量子化。不得不退而求其次。现在好多个理论。比如热门的弦论，就是个大统一理论。基本就是奔着一勺烩去的。还有圈量子理论，也是要把引力问题各解决。好处是比弦论稍微简单点儿。但是只走到引力量子化这一步，并不是一个大统一理论。这东西到现在也没个定论。要是能在宇宙里面检测到引力波就好了。
脉冲双星
科学家们在太空观测中发现了脉冲双星。他们相互围着转。要知道脉冲星都是中子星。直径10公里上下，密度大的惊人。两颗脉冲星围着互相转，可就有条件靠的很近，因为这两个家伙体积都很小。那么必定转的很快，互相围绕着发疯地转。那么按照引力波理论，这两个家伙应该有引力波辐射出来。所以呢，他俩互相围着转的能量就损失了。那么会越来越近。最后总会撞到一起。目前探测下来，脉冲双星的变化规律跟引力波符合的很不错。，这也是个重要的旁证。这不是直接证据。
要是能直接观测引力波的话，那就太好了。好多国家的好多实验室都在检测引力波。但是这么多年了，啥都没检测到。到底是灵敏度不够呢，还是其他啥原因？或者是引力波根本就不存在？那可麻烦了，那理论物理可就又出大事儿了。
引力波到底怎么检测呢？其实这只是个简单的几何学问题……
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